油气井用可膨胀套管扩眼工具技术领域
本实用新型涉及一种石油钻完井用井下工具，具体涉及一种油气井用可膨胀套管扩眼工具。
背景技术
目前，降低油气井的开发成本一直是各个油田与油气服务公司的主要任务之一，通过应用单一直径钻井/完井工艺可以大幅度的缩减钻出岩屑量，使用套管总量，以及钻井综合用时。该工艺的应用方法是在井下使用液力/机械可膨胀扩眼钻头钻进，钻完后下入可膨胀的套管，再下入可膨胀的膨胀椎，将下层套管膨胀至上层套管的直径，达到套管保径的目的。此外，上层套管需有一大直径短节（大于膨胀后直径若干毫米），用于悬挂下部套管并使悬挂并膨胀后的套管内径保持一致。
目前单一直径井工艺的实现方法有可降解环式（CN103089185A），液压旋转式（US6722441）、体积膨胀式（CN102305053A）等。其中，对于可降解环式，其特点在于套管串末端交叠部分的反向台阶悬挂外壁处，增加了一层可降解环，以便于固井后在水泥浆中降解，形成悬挂部位套管外层的无水泥空隙，便于膨胀工具经过一次膨胀作业完成等直径扩眼。对于CN103089185 A的工艺发明，虽在理论上减少了膨胀压力，但其外部附加降解物质，增加了下套管作业（轴向滑动摩擦带来的降解物磨损，底层与井内流体导致的物质作用周期失效）、膨胀作业的作业难度（工程计算量加大，作业精度要求加大），同时也增加了该种膨胀管的生产复杂度；
对于US6722441的液压旋转式膨胀装置，虽理论上完成了自上而下的膨胀作业，但是该装置必须确保工具内作用在伸出部分（滚轮体座）的流体静压力保持在使滚轮能够使可膨胀套管产生形变的一个压力界限上，而这样做需要在每次卸下工具串管柱并重新接好后向管柱内部加压，其作业时间被延长，并且在现场环境中，实体膨胀管的膨胀作业对于膨胀锥的强度要求较高，加大了施工难度；
对于CN102305053 A，其膨胀是单向的，不可逆的，且在单趟膨胀作业中不能提供技术套管与上层套管交叠部分的不同直径进行膨胀；其采用的径向提拉膨胀法也会使膨胀套管长度产生径向收缩。
发明内容
本实用新型的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种结构合理，单趟入井完成多种直径膨胀，能提升效率，减少膨胀接触面积，降低了摩擦阻力和膨胀工作压力，设计简单，生产操作方便，能降低成本的油气井用可膨胀套管扩眼工具。
其技术方案是：油气井用可膨胀套管扩眼工具，包括空心的外壳，所述外壳内设有固定卡盘，所述外壳内设有与固定卡盘螺纹连接且相对于外壳上下运动的螺杆推动总成；所述螺杆推动总成的顶部活动连接有用于驱动螺杆推动总成沿外壳轴线上下运动的驱动总成；所述螺杆推动总成的下端通过密封轴承连接有变径总成，所述外壳的圆周表面位于密封轴承的下方设有多个与外壳内腔连通的膨胀孔，所述膨胀孔内设有与变径总成配合使用的膨胀滚子，所述膨胀滚子的大小与膨胀孔大小相适配。
所述螺杆推动总成包括与固定卡盘螺纹连接的螺杆，所述螺杆的顶部安装有内轴驱动键，所述螺杆的下端与密封轴承连接，所述螺杆上设有多个自锁槽，所述固定卡盘内设有丝堵，所述丝堵上套设有弹簧，所述丝堵的末端设有锁止块，所述锁止块的大小与自锁槽相配合。
所述驱动总成包括伸入外壳内部的内接头，所述内接头的下端设有外壳驱动键和位于外壳驱动键下端的驱动键槽，所述外壳驱动键与外壳上端的外壳键槽相配合，所述内轴驱动键与驱动键槽相配合。
所述变径总成为与密封轴承连接的锥形调节器，所述锥形调节器的外圆周表面与膨胀滚子相接触。
所述内接头、螺杆和锥形调节器的中部设有直径一致的液体通道。
所述外壳驱动键和内轴驱动键为六棱或矩形花键。
所述膨胀滚子为球形、圆柱形或锥形或其他按照膨胀管形变优化设计的结构。
本实用新型与现有技术相比较，具有以下优点：由于使用机械方式实现膨胀，避免了液压膨胀锥结构复杂，短行程等缺陷，能够提升膨胀作业的效率；此工具采用旋转式膨胀方法，避免了传统的轴向提拉法造成的套管缩短，同时在膨胀过程中降低了套管的轴向受力，降低了单一井径套管悬挂的技术风险；工具中心设计了流体通道，可以最大限度的兼容现有工具，并可通过连接不同的工具，提升单趟工具入井的作业效率，降低作业用时，节省成本；通过螺杆上不同位置的自锁槽与锁止块配合，以及锥形调节器的变径结构，解决了传统旋转膨胀工具无法实现单趟入井完成两种直径膨胀的缺陷，提升了效率；采用机械膨胀法，可以在膨胀全程不施加液压，不投球，不影响循环作业，满足特殊/复杂工况。
附图说明
下面是结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型锁止块位于上自锁槽12a处的结构原理图；
图3是本实用新型锁止块位于下自锁槽12b处的结构原理图；
图中：1.内接头；2.密封圈总成；3a.外壳键槽；3b.内轴驱动键；4.外壳驱动键；5.驱动键槽；6.丝堵；7.弹簧；8.锁止块；9.密封轴承；10.锥形调节器；11.膨胀滚子（11a、11b和11c为膨胀滚子位于锥形调节器10a、10b和10c上的位置）；12a.上自锁槽；12b.下自锁槽；13.螺杆；14.外壳；15.固定卡盘；16.膨胀孔；17.液体通道。
具体实施方式
参照图1-图3，油气井用可膨胀套管扩眼工具，包括空心的外壳14，在外壳154内固定设有固定卡盘15。
在外壳14内设有与固定卡盘15螺纹连接且相对于外壳14上下运动的螺杆推动总成；其中，螺杆推动总成包括与固定卡盘15螺纹连接的螺杆13，在螺杆13的顶部安装有内轴驱动键3b，螺杆13的下端与密封轴承9连接，在螺杆13的固定位置加工了一侧带有过渡坡面的自锁槽，自锁槽为2×2组，自锁槽位置分别为上自锁槽12a和下自锁槽12b。在固定卡盘15内设有丝堵6，丝堵6上套设有弹簧7，丝堵6的末端设有锁止块8，锁止块8的大小与自锁槽相配合实现单向自锁和逆向脱开。
在螺杆推动总成的顶部活动连接有用于驱动螺杆推动总成沿外壳14的轴线上下运动的驱动总成；其中，驱动总成包括伸入外壳14内部的内接头1，在外壳14的顶部设有用于伸出内接头1的孔，孔的周边设有密封圈总成2，通过密封圈总成2能保证接头轴向滑动时的密封。在内接头1的下端设有外壳驱动键4和位于外壳驱动键4下端的驱动键槽5，外壳驱动键4与外壳14上端的外壳键槽3a相配合，实现联动。内轴驱动键3b与驱动键槽5相配合，驱动键槽5可以通过相对下移，与其对应的偶件内轴驱动键3b配合联动。且外壳驱动键4和内轴驱动键3b为六棱或矩形花键。
在螺杆推动总成的下端通过密封轴承9连接有变径总成，其中，变径总成为与密封轴承9连接的锥形调节器10，在外壳14的圆周表面设有多个与外壳14内腔连通的膨胀孔16，膨胀滚子11安装在膨胀孔16内，膨胀滚子11的大小与膨胀孔16的大小相适配，膨胀滚子11为球形、圆柱形或锥形结构。这样由外壳14驱动时锥形调节器10的外圆周表面与膨胀滚子11滑动接触，并使其从膨胀孔16伸出，实现膨胀功能。此时膨胀滚子11与可膨胀管点接触，能减少膨胀滚子11与可膨胀管的接触面积，降低了摩擦阻力和膨胀工作压力，提高了工作效率。
在内接头1、螺杆13和锥形调节器10的中部设有直径一致的液体通道17。这样可以最大限度的兼容现有工具，并可通过链接不同的工具，提升单趟工具入井的作业效率，降低作业用时，节省成本。
工作原理：
第一种，反向操作步骤：
1.与内管固井工具组成工具串，由钻杆下入井底，固井完成后立即开始膨胀作业：固定外壳14（或先固定），下放内接头1使其向下运动；
2.观察指重读数，确认与内轴驱动键3b配合后开始顺时针旋转，这时膨胀调节锥10会被螺杆13带动同时向上运动，膨胀滚子11则由于外壳14上的膨胀孔16的限制保持在原来位置并被挤出工具使可膨胀套管发生塑形形变；
3.钻杆带动螺杆13旋转若干圈后，锁止块8弹出固定自锁槽，确保螺杆13在固定的位置不发生逆向旋转(此时正向的旋转是允许的)；此时锥形调节器10的10b位置与膨胀滚子11配合，膨胀滚子11伸出到11b的位置；
4.上提内接头1，使驱动键槽5与内轴驱动键3b脱开；继续上提使外壳驱动键4进入外壳键槽3a中；确认挂合后使外壳14脱离固定装置并旋转、提升工具，完成大直径、与下层套管交叠部分的膨胀；
5.当膨胀到某一固定深度时，重新固定外壳14，按照相同的步骤3调节螺杆13向上移动，使螺杆13上的下自锁槽12b被锁止块8锁住；
6.重复步骤4，完成膨胀作业。
第二种，正向操作步骤：
1.下入并固定可膨胀套管后，在固井前下入工具到可膨胀套管与上层套管的交叠部分，通过更换锥形调节器10的结构（安装入与图示中10b与10c交换位置的膨胀调节锥体），固定外壳14后，按照第一种方法的第2步进行小直径段的膨胀；
2.下放并旋转工具，到指定位置时按照第一种方法的第5步，将膨胀装置调节至10b位置，完成套管大直径段、与下层套管交叠部分的膨胀。
本实用新型使用机械方式实现膨胀，避免了液压膨胀锥结构复杂，短行程等缺陷，能够提升膨胀作业的效率；此工具采用旋转式膨胀方法，避免了传统的轴向提拉法造成的套管缩短，同时在膨胀过程中降低了套管的轴向受力，降低了单一井径套管悬挂的技术风险；工具中心设计了流体通道，可以最大限度的兼容现有工具，并可通过链接不同的工具，提升单趟工具入井的作业效率，降低作业用时，节省成本；解决了传统旋转膨胀工具无法实现单趟入井完成两种直径膨胀的缺陷，提升了效率。采用机械膨胀法，可以在膨胀全程不施加液压，不投球，不影响循环作业。满足特殊/复杂工况。
本实用新型减少了膨胀滚子与可膨胀管的接触面积，降低了摩擦阻力和膨胀工作压力，设计简单，生产方便，节省成本，减少了流程。
本实用新型并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本实用新型的保护范围。